PL205186B1

PL205186B1 - Wyrób posiadający warstwę szkła oraz sposób wytwarzania wyrobu posiadającego warstwę szkła

Info

Publication number: PL205186B1
Application number: PL360919A
Authority: PL
Inventors: Arata Matsumoto; Shinji Itou; Takahiro Morita; Yuuichirou Aihara; Rui Yamashita; Haruyuki Mizuno; Shigeo Imai; Noriyuki Sugiyama; Shungo Tokushima; Shinichiro Ishida
Original assignee: Inax Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2010-03-31
Also published as: KR100818853B1; EP1344760A1; CA2426274A1; PL360919A1; JP4056877B2; MY140417A; CN1246257C; AU9233301A; NZ525472A; CN1469850A; CA2426274C; US20050035500A1; EP1344760A4; HK1061227A1; KR20030059185A; JPWO2002032834A1; BR0114755A; TWI260314B; US7488442B2; WO2002032834A1

Description

Wynalazek dotyczy wyrobu posiadającego warstwę szkła i sposobu wytwarzania wyrobu posiadającego warstwę szkła.

Stan techniki

Wiadomo, że pewne metale, np. Ag, Cu, Zn itp., mają działanie przeciwbakteryjne. Dlatego w przypadku, gdy ma być wytwarzany wyrób posiadają cy warstwę szkł a, taki jak wyrób ceramiczny, wyrób szkliwiony itp., o właściwościach przeciwbakteryjnych, przeprowadza się proces obróbki zabezpieczającej przed powstawaniem plam, który zawiera etap obróbki przeciwbakteryjnej, nadającej działanie przeciwbakteryjne powierzchni podstawowego korpusu, takiego jak wyrób formowany ze szkła, wyrób formowany z ceramiki, wyrób formowany z metalu itp. Etap obróbki przeciwbakteryjnej procesu obróbki zabezpieczającej przed powstawaniem plam zawiera etap przygotowania materiału szkliwa, przeznaczony do utworzenia warstwy szkła zawierającej metal przeciwbakteryjny i etap witryfikacji, w którym powstaje warstwa materiału szkliwa utworzona na powierzchni podstawowego korpusu oraz roztapianie warstwy materiału szkliwa w celu utworzenia warstwy szkła.

Zgodnie z tym procesem obróbki zabezpieczającej przed powstawaniem plam uzyskuje się wyrób, który zawiera korpus podstawowy z warstwą szkła, a ta warstwa szkła zawiera materiał szkliwa. W wyrobie posiadają cym tak otrzymaną warstwę szkł a metal przeciwbakteryjny w warstwie szkł a może powodować zabijanie bakterii lub ograniczanie ich mnożenia.

Zwykły wyrób ceramiczny zawiera ceramiczny korpus główny i warstwę szkła utworzoną na powierzchni tego ceramicznego korpusu głównego.

Wyrób ceramiczny jest wytwarzany z grubsza w następujący sposób. W etapie przygotowawczym przygotowuje się materiał podstawowy, który może tworzyć ceramiczny korpus główny, oraz materiał szkliwa, który może tworzyć warstwę szkła na powierzchni głównego korpusu ceramicznego. W etapie szkliwienia warstwa materiał u szkliwa jest tworzona na powierzchni materiał u podstawowego. Następnie w etapie wypalania materiał podstawowy i warstwa materiału szkliwa są wypalane, aby otrzymać wyrób ceramiczny zawierający ceramiczny korpus główny i warstwę szkła.

W tak otrzymanym wyrobie ceramicznym warstwa szkła jest wykończona tak, aby uzyskać gładką i dokładną powierzchnię i powoduje, że trudno jest tę powierzchnię uszkodzić i jest ona wodoodporna.

Ponadto materiały ceramiczne użyte jako wyroby, takie jak wyroby stołowe, wyposażenie kuchni, wyroby ozdobne, płytki, wyroby sanitarne, wyposażenie elektryczne, urządzenia fizyczne i chemiczne, wyposażenie przemysłowe, płytki dachowe, rury ceramiczne itp., zawierają ceramiczny korpus główny jako korpus podstawowy i warstwę szkła utworzoną na powierzchni ceramicznego korpusu głównego. Wyrób szkliwiony zawiera metalowy korpus główny jako korpus podstawowy i warstwę szkła utworzoną na powierzchni tego metalowego korpusu głównego. Ponadto część wyrobów szklanych zawiera szklany korpus główny jako korpus podstawowy i warstwę szkła utworzoną na tym szklanym korpusie głównym.

Wśród powyższych wyrobów posiadających warstwę szkła materiał ceramiczny jest przykładowo wytwarzany z grubsza w następujący sposób. W etapie przygotowawczym przygotowuje się materiał podstawowy, który może tworzyć ceramiczny korpus główny oraz materiał szkliwa, który może tworzyć warstwę szkła na powierzchni tego ceramicznego korpusu głównego. W etapie szkliwienia tworzy się na powierzchni materiału podstawowego warstwę szkliwa zawierającą materiał szkliwa. Następnie w etapie wypalania materiał podstawowy i warstwę materiału szkliwa wypala się, aby otrzymać wyrób ceramiczny zawierający ceramiczny korpus główny i warstwę szkła. W wyrobie tym warstwa szkła jest wykańczana, by uzyskać gładką i dokładną powierzchnię, która utrudnia powstawanie plam i jest wodoodporna.

Istota wynalazku

Ponieważ na powierzchni korpusu podstawowego tworzy się tylko jedną warstwę szkła w zwykłym procesie obróbki zabezpieczającej przed powstawaniem plam, w sposób naturalny oczekuje się nadania działania przeciwbakteryjnego powierzchni warstwy szkła, ale w tej warstwie szkła rozproszony jest metal przeciwbakteryjny. Dlatego w wyrobie posiadającym tak otrzymaną warstwę szkła jej działanie jest słabe, chyba że zwiększy się stężenie metalu przeciwbakteryjnego. W procesie obróbki zabezpieczającej przed powstawaniem plam zużywana jest duża ilość metalu przeciwbakteryjnego, aby uzyskać doskonałe działanie przeciwbakteryjne, co powoduje zwiększenie kosztu wytwarzania.

PL 205 186 B1

Konwencjonalny wyrób posiadający warstwę szkła jest podatny na powstawanie na jego powierzchni skaz, a twardość jego powierzchni jest niewystarczająca, ponieważ warstwa szkła jest warstwą pojedynczą. Ma on, zatem tę wadę, że warstwa szkła jest skłonna na skutek występowania tych skaz do pękania przy uderzeniu. Wadą jest również to, że plama ma skłonność do mocowania się do tych skaz. Rozważa się, zatem stosowanie warstw szkła złożonych z wielu warstw. Stwierdzono jednakże, że wyrób, w którym zastosowano po prostu warstwę szkła złożoną z wielu warstw, jest nadal podatny na powstawanie skaz, a twardość jego powierzchni jest niewystarczająca. Ma on w związku z tym taką niedogodność, ż e nie jest odporny na powstawanie plam.

Wynalazek opracowano w okolicznościach istniejącego stanu techniki, a jego celem jest uzyskanie wyrobu posiadającego warstwę szkła, na której z trudnością powstają skazy na powierzchni, a zatem z pewnością ma on doskonałą odporność na powstawanie plam.

Wyrób posiadający warstwę szkła według wynalazku zawiera korpus podstawowy i warstwę szkła utworzoną na powierzchni tego korpusu podstawowego oraz charakteryzuje się tym, że warstwa szkła zawiera pierwszą warstwę szkła, zawierającą pierwszy materiał szkliwa i drugą warstwę szkła, zawierającą drugi materiał szkliwa, która to druga warstwa jest utworzona na zewnętrznej stronie pierwszej warstwy szkła i zawiera metal przeciwbakteryjny oraz drobne twarde cząstki cyrkonu, które są rozproszone na powierzchni drugiej warstwy szkła, przy czym średnia średnica drobnych cząstek cyrkonu wynosi nie mniej niż 0,8 μm.

W wyrobie posiadającym warstwę szkła według wynalazku korzystne jest, gdy druga warstwa szkła ma mniejszą wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej niż pierwsza warstwa szkła.

Korzystne jest również, gdy główny korpus ma większy współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej niż pierwsza warstwa szkła.

Zgodnie z tą konfiguracją nie tylko druga warstwa szkła otrzymuje naprężenie ściskające od pierwszej warstwy szkła, ale również pierwsza warstwa szkła otrzymuje naprężenie ściskające od podstawowego korpusu poprzez proces spiekania podstawowego korpusu, proces roztapiania warstw materiału szkliwa i proces chłodzenia podstawowego korpusu oraz warstw szkła w etapie wypalania, na skutek, czego zgęszczana jest nie tylko druga warstwa szkła, ale również pierwsza warstwa szkła. Dlatego w wyrobie posiadającym warstwę szkła według wynalazku trudno jest o powstawanie pęknięć w warstwie szkła itp.

Korzystne jest, gdy korpus podstawowy i pierwsza warstwa szkła mają różnicę wartości współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej w zakresie od 1 x 10^-7 do 1 x 10^-6/°C. W przypadku, gdy różnica wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej pomiędzy korpusem podstawowym a pierwszą warstwą szkła jest poniżej tego zakresu, nie można uzyskać żądanej wytrzymałości, a z drugiej strony, gdy różnica ta jest powyżej tego zakresu, naprężenie ściskające odbierane przez pierwszą warstwę szkła od korpusu podstawowego staje się zbyt duże, by powodować możliwość pękania pierwszej warstwy szkła. W szczególności, zgodnie z wynikami doświadczeń przeprowadzonych przez wynalazców, praktyczne jest, gdy korpus podstawowy i pierwsza warstwa szkła mają różnicę wartości współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej od 2 x 10^-7 do 5 x 10^-7/°C.

Wyrób posiadający warstwę szkła według wynalazku może mieć trzy lub więcej warstw szkła na korpusie podstawowym. Przykładowo, jeżeli ma trzy warstwy szkła, wówczas warstwa pośrednia odpowiada pierwszej warstwie szkła, a warstwa wierzchnia odpowiada drugiej warstwie szkła.

W charakterze drobnych twardych cząstek używanych w wyrobie z warstwą szkła według wynalazku można stosować drobne cząstki metalowe i drobne cząstki z materiału nieorganicznego, takie jak drobne cząstki cyrkonu itp. Te drobne twarde cząstki korzystnie mają przeciętną średnicę 0,8 - 20 μm. Zgodnie z tą konfiguracją wykazywana jest doskonała odporność na powstawanie skaz i można utrzymać dobry wygląd wyrobu posiadającego warstwę szkła.

Zgodnie z wynikami doświadczeń przeprowadzonych przez wynalazców korzystne jest stosowanie drobnych cząstek cyrkonu. Drobne cząstki cyrkonu mają taką naturę, że są twardsze niż czynniki powodujące powstawanie skaz na powierzchni drugiej warstwy szkła. Za takie czynniki uważa się szczotkę i materiały ścierne stosowane przy czyszczeniu. Czynniki takie są ścierane przez drobne cząstki cyrkonu, a więc trudno jest im spowodować skazy na drugiej warstwie szkła.

Drobne cząstki cyrkonu powodują odporność na powstawanie skaz, jak opisano, powyżej, ale z drugiej strony pogarszają gładkość powierzchni drugiej warstwy szkła i wpływają na zabarwienie drugiej warstwy szkła zależnie od ich zawartości w drugiej warstwie szkła. Zawartość drobnych cząstek cyrkonu w drugiej warstwie szkła wynosi, zatem korzystnie 0,5 - 2% wag.

PL 205 186 B1

Zgodnie z wynikami doświadczeń przeprowadzonych przez wynalazców w wyrobie posiadającym warstwę szkła według wynalazku druga warstwa szkła zawiera większą ilość potasu, a mniejszą ilość sodu niż pierwsza warstwa szkła. Potas ma większy promień jonowy niż sód. Dlatego uważa się, że po utworzeniu warstw szkła wyrobu posiadającego warstwę szkła według wynalazku jony sodu w drugiej warstwie szkł a są zastę powane przez jony potasu w pierwszej warstwie szkła, by powodować naprężenie ściskające w drugiej warstwie szkła, dzięki czemu zwiększa się wytrzymałość drugiej warstwy szkła.

Wyrób posiadający warstwę szkła według wynalazku ma dużą odporność na powstawanie plam w przypadku, gdy w drugiej warstwie szkła zawarty jest metal przeciwbakteryjny. W szczególności w wyrobie posiadającym warstwę szkła według wynalazku, ponieważ metal przeciwbakteryjny jest zawarty tylko w drugiej warstwie szkła spośród warstw szkła, stężenie metalu przeciwbakteryjnego na stronie powierzchniowej może być zwiększone, nawet jeśli stosuje się mniejszą ilość metalu przeciwbakteryjnego niż w konwencjonalnym wyrobie, przy czym można uzyskać silniejsze działanie przeciwbakteryjne. Ponadto można uniknąć zbędnego zużycia metalu przeciwbakteryjnego.

Jako metal przeciwbakteryjny zawarty w drugim materiale szkliwa można stosować Ag, Cu, Zn itp. Specyficzne przykłady obejmują organiczny związek srebra lub miedzi oraz nieorganiczny związek będący nośnikiem srebra lub miedzi oraz (1) srebro, miedź i stop srebra z miedzią; (2) fosforan srebra, azotan srebra, chlorek srebra, siarczek srebra, tlenek srebra, siarczan srebra, cytrynian srebra i mleczan srebra; (3) fosforan miedziawy, fosforan miedziowy, organiczny związek miedzi, chlorek miedziawy, chlorek miedziowy, siarczek miedziawy, tlenek miedziawy, tlenek miedziowy, siarczek miedziowy, siarczan miedziawy, siarczan miedziowy, cytrynian miedzi i mleczan miedzi itp. Jeśli chodzi o cynk, podobnie egzemplifikowane są organiczny zwią zek cynku i nieorganiczny zwią zek bę d ą cy nośnikiem cynku oraz cynk, tlenek cynku, chlorek cynku, siarczek cynku, siarczan cynku, mleczan cynku itp. Te metale przeciwbakteryjne mogą być w postaci substancji pierwiastkowej lub stopu, albo również w postaci związku.

Sposób wytwarzania wyrobu posiadającego główny korpus wyrobu ceramicznego oraz warstwę szkła utworzona na powierzchni tego korpusu, obejmujący: etap przygotowania głównego korpusu wyrobu ceramicznego i materiału szkliwa, nadającego się do utworzenia warstwy szkła na powierzchni tego korpusu, etap tworzenia warstwy szkła zawierającej materiał szkliwa na powierzchni głównego korpusu wyrobu ceramicznego, oraz etap wypalania głównego korpusu wyrobu ceramicznego i warstwy materiału szkliwa charakteryzuje się tym, że tworzy się na głównym korpusie wyrobu ceramicznego z pierwszą warstwę szkła zawierającą pierwszy materiał szkliwa, poprzez formowanie pierwszej warstwy szkła a następnie z drugiego materiału szkliwa tworzy się na zewnętrznej stronie pierwszej warstwy szkła druga warstwę szkła, przy czym do drugiego materiału szkliwa dodaje się metal przeciwbakteryjny oraz drobne cząstki cyrkonu, które rozprasza się na powierzchni wymienionej drugiej warstwy szkła, przy czym średnia średnica drobnych cząstek cyrkonu wynosi nie mniej niż 0,8 μm.

W sposobie według wynalazku można wytwarzać wyrób posiadający warstwę szkła według wynalazku.

W sposobie wytwarzania wyrobu posiadającego warstwę szkła według wynalazku możliwe jest w etapie szkliwienia, że tworzy się warstwę pierwszego materiału szkliwa, a następnie tworzy się warstwę drugiego materiału szkliwa na warstwie pierwszego materiału szkliwa. W tak otrzymanym wyrobie posiadającym warstwę szkła według wynalazku pierwszy materiał szkliwa jest wprowadzany w powierzchnię podstawowego korpusu, gdy pierwszy materiał szkliwa jest nakładany na podstawowy korpus w celu utworzenia pierwszej warstwy materiału szkliwa, a ponadto ten pierwszy materiał szkliwa, który wniknął w podstawowy korpus, tworzy również pierwszą warstwę szkła wewnątrz podstawowego korpusu. Dzięki temu pierwsza warstwa szkła jest pewnie przywarta do podstawowego korpusu. Ponadto w podstawowym korpusie, ponieważ drugi materiał szkliwa jest nałożony na pierwszą warstwę materiału szkliwa, by utworzyć warstwę drugiego materiału szkliwa, ten drugi materiał szkliwa wnika w warstwę pierwszego materiału szkliwa, przez co pierwsza warstwa szkła i druga warstwa szkła są pewnie połączone ze sobą, a ponadto unika się powstawania pęknięć na ich powierzchni międzyfazowej. Zgodnie z tą konfiguracją cały etap wypalania można zakończyć od razu i można zmniejszyć koszt produkcji.

Korzystne jest, kiedy w sposobie wytwarzania wyrobu posiadającego warstwę szkła według wynalazku materiałowi głównego korpusu nadaje się większą wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej niż pierwszej warstwie szkła.

PL 205 186 B1

Ponadto w sposobie wytwarzania wyrobu posiadającego warstwę szkła według wynalazku korzystne jest, gdy do drugiej warstwy szkła dodaje się większą ilość potasu a mniejszą ilość sodu niż do pierwszej warstwy szkła. Ponieważ potas ma większy promień jonowy niż sód, jony sodu w drugim materiale szkliwa są zastępowane przez jony potasu w pierwszym materiale szkliwa przy używaniu takiego pierwszego i drugiego materiału szkliwa. Można dzięki temu uzyskać wyrób posiadający warstwę szkła według wynalazku, który ma drugą warstwę szkła, zawierającą większą ilość potasu, a mniejszą ilość sodu niż pierwsza warstwa szkła.

W sposobie wytwarzania wyrobu posiadającego warstwę szkła według wynalazku drugi materiał szkliwa może zawierać metal przeciw-bakteryjny. Zgodnie z tą konfiguracją można wytworzyć wyrób posiadający warstwę szkła, której nadano działanie przeciwbakteryjne.

W sposobie wytwarzania wyrobu posiadają cego warstwę szkł a wedł ug wynalazku do drugiego materiału dodaje się drobne cząstki cyrkonu o średniej wartości nie mniejszej niż 0,8 μm.

W sposobie wytwarzania wyrobu posiadającego warstwę szkła według wynalazku do drugiego materiału dodaje się drobne cząstki cyrkonu w ilości 0,5 do 2 % wag.

Krótki opis rysunków

Fig. 1 jest przekrojem materiału podstawowego i warstwy pierwszego materiału szkliwa przykładów 1-7 dotyczących wynalazku.

Fig. 2 jest przekrojem materiału podstawowego i warstwy pierwszego materiału szkliwa i warstwy drugiego materiału szkliwa przykładów 1-7 dotyczących wynalazku.

Fig. 3 jest przekrojem głównego korpusu wyrobu ceramicznego, pierwszej warstwy szkła i drugiej warstwy szkła przykładów 1-7 dotyczących wynalazku.

Fig. 4 jest przekrojem próbki przykładów 1-7 dotyczących wynalazku.

Fig. 5 jest widokiem z góry próbki przykładów 1-7 dotyczących wynalazku.

Fig. 6 jest przekrojem próbki porównawczych przykładów 1 i 2 dotyczących wynalazku.

Fig. 7 jest przekrojem próbki porównawczych przykładów 3 i 4 dotyczących wynalazku.

Fig. 8 jest wynikiem analizy powierzchniowej potasu przez EPMA przekroju próbki z przykładów 1-7 dotyczących wynalazku.

Najlepszy tryb realizacji wynalazku

Poniżej zostaną opisane przykłady 1-7 praktycznej wynalazku i przykłady porównawcze 1-4.

(P r z y k ł a d 1) „Etap przygotowania”

Jak pokazano na fig. 1 i 2, podstawowy materiał na płytki 1 przygotowywany jest z następującej kompozycji ciętej na kwadraty o boku 50 ± 2 mm (grubość co najmniej 10 mm).

(Proporcje mieszania podstawowego materiału (% mas.))

Szpat polny 28,2

Piasek krzemionkowy 11,8

Serycyt 15,0

Glina 45,0

Przygotowuje się pierwszy materiał szkliwa i drugi materiał szkliwa o następujących kompozycjach.

(Proporcje mieszania pierwszego materiału szkliwa (% mas.))

Szpat polny 42,456

Fryta

Wapno

Dolomit

Biel cynkowa

Glina z Gairome

Tlenek glinowy

Piasek krzemionkowy

Czynnik powodujący nieprzezroczystość Szamotowy materiał ogniotrwały Pigment

Fryta ma tu następujący skład (% mas.).

SiO₂

Al2^O3

CaO

Na2O

1,617

11,827

5,054

1,516

4,043

1,769

9,603

6,368

15,163

0,581

49,3

11,1

0,2

19,1

PL 205 186 B1

K2O 1,0

B2O3 19,2

Pierwszy materiał szkliwa zawiera 2% mas. K2O.

(Proporcje mieszania drugiego materiału szkliwa (% mas.))

Piasek krzemionkowy 31,0

Wapno 6,0

Glina 13,0

Czynnik przeciwbakteryjny 50,0

Czynnik przeciwbakteryjny ma następujący skład (% mas.).

Ag2O 25,88

P2O5 4,98

CaO 0,01

SiO2 56,84

Al2O3 9,36

Fe2O3 0,10

K2O 0,43

Na₂O 0,06

SrO 0,01

Straty prażenia 2,34

W powyższej kompozycji w charakterze drobnych twardych cząstek przy tworzeniu drugiego materiału szkliwa stosuje się 1% mas. w rozliczeniu zewnętrznym drobnych cząstek cyrkonowych 3a o przeciętnej średnicy cząstki 0,81 μm. Drugi materiał szkliwa zawiera 2% mas. Na₂O.

„Etap szkliwienia”

Jak pokazano na fig. 1 pierwszy materiał szkliwa nakłada się na powierzchnię podstawowego materiału 1, aby utworzyć warstwę 2 pierwszego materiału szkliwa, a następnie, jak pokazano na fig. 2 drugi materiał szkliwa nakłada się na stronę powierzchniową warstwy 2 pierwszego materiału szkliwa, by utworzyć warstwę 3 drugiego materiału szkliwa.

„Etap wypalania”

Materiał podstawowy 1 z warstwą 2 pierwszego materiału szkliwa i warstwą 3 drugiego materiału szkliwa wypala się w temperaturze 1210°C. Zgodnie z tą procedurą podstawowy materiał 1 jest spiekany, a warstwa 2 pierwszego materiału szkliwa i warstwa 3 drugiego materiału szkliwa są roztapiane, by utworzyć pierwszą szklaną warstwę 4 i drugą szklaną warstwę 5 na głównym korpusie 1 wyrobu ceramicznego, jak pokazano na fig. 3. Drobne cząstki 3a cyrkonu są usytuowane na powierzchni drugiej szklanej warstwy 5 w stanie rozproszonym.

Druga szklana warstwa 5 ma tu mniejszą wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej niż pierwsza szklana warstwa 4, a różnica pomiędzy nimi wynosi 3 x 10^-7/°C. Ponadto pierwsza szklana warstwa 4 ma mniejszą wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej niż główny korpus 1 wyrobu ceramicznego, a różnica pomiędzy nimi wynosi 4 x 10^-7/°C. Ponadto pierwsza szklana warstwa 4 i druga szklana warstwa 5 mają różnicę grubości 20/1. Druga szklana warstwa 5 ma rozproszony w niej związek 6 srebra jako metalu przeciwbakteryjnego.

„Etap obróbki repelentem wody”

Następnie etap obróbki repelentem wody przeprowadza się na powierzchni drugiej warstwy 5 szkła.

Przygotowuje się pierwszy czynnik, który jest tworzony z

C8F17CH2Si(OCH3)3 jako organicznego związku krzemu zawierającego grupę perfluoroalkilową oraz z Si(CH3)3CH2CH2-(Si(CH3)2O)10-Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3 jako związku polimetylosiloksanowego zawierającego grupę nadającą się do hydrolizowania, które są współhydrolizowane w hydrofilowym rozpuszczalniku zawierającym 0,1N wodny roztwór kwasu solnego, t-butanolu i heksanu. Rozważa się, że zawierają one odpowiednio grupy silanolowe (Si-OH).

Jako drugi czynnik przygotowuje się mieszaninę poliorganosiloksanu (HO-(Si(CH3)2O)30-Si(CH3)2OH) i kwasu metanosulfonowego jako silnego kwasu.

ml drugiego czynnika dodaje się mieszając do 5 ml pierwszego czynnika, aby wytworzyć ciecz do obróbki repelentem wody. Ciecz do obróbki repelentem wody nakłada się na powierzchnię głównego korpusu ceramicznego 1 posiadającego pierwszą warstwę szkła 4 i drugą warstwę 5 szkła, a następnie suszy się przez pozostawienie na około 10 minut. Następnie powierzchnię zmywa się etanolem i suszy.

PL 205 186 B1

Przez powyższe procedury, jak pokazano na fig. 4 i 5 otrzymuje się próbkę, która zawiera podstawowy korpus 1, pierwszą warstwę 4 szkła zawierającą pierwszy materiał szkliwa uformowany na podstawowym korpusie 1, drugą warstwę 5 szkła zawierającą drugi materiał szkliwa, który różni się od pierwszego materiału szkliwa i zawiera metal przeciwbakteryjny oraz jest utworzony na zewnętrznej powierzchni pierwszej warstwy 4 szkła, jak również warstwę 7 repelentu wody, zawierającą składnik odpychający wodę i utworzoną na zewnętrznej powierzchni drugiej warstwy 5 szkła, a ponadto zawiera drobne cząstki 3a cyrkonu na drugiej warstwie szkła i na powierzchni warstwy 7 repelentu wody.

(P r z y k ł a d 2)

W etapie przygotowania przykładu 1, 2% mas. w rozliczeniu zewnętrznym drobnych cząstek 3a cyrkonu w przykładzie 1 zawarte jest w drugim materiale szkliwa. Pozostałe warunki są takie same jak w przykładzie 1.

(P r z y k ł a d 3)

W etapie przygotowania przykładu 1, 1% mas. w rozliczeniu zewnętrznym drobnych cząstek 3a cyrkonu o przeciętnej średnicy cząstek 1,55 μm zawarte jest w drugim materiale szkliwa w charakterze drobnych twardych cząstek. Pozostałe warunki są takie same jak w przykładzie 1.

(P r z y k ł a d 4)

W etapie przygotowania przykładu 1,2% mas. w rozliczeniu zewnętrznym drobnych cząstek 3a cyrkonu w przykładzie 3 jest zawarte w drugim materiale szkliwa. Pozostałe warunki są takie same jak w przykładzie 1.

(P r z y k ł a d 5)

W etapie przygotowania przykładu 1, 1% mas. w rozliczeniu zewnętrznym drobnych cząstek 3a cyrkonu o przeciętnej średnicy cząstek 20 μm zawarte jest w charakterze drobnych twardych cząstek w drugim materiale szkliwa. Pozostałe warunki są takie same jak w przykładzie 1.

(P r z y k ł a d 6)

W etapie przygotowania przykładu 1,2% mas. w rozliczeniu zewnętrznym drobnych cząstek 3a cyrkonu w przykładzie 5 zawarte jest w drugim materiale szkliwa. Pozostałe warunki są takie same jak w przykładzie 1.

(P r z y k ł a d 7)

W etapie przygotowania przykładu 1,4% mas. w rozliczeniu zewnętrznym drobnych cząstek 3a cyrkonu w przykładzie 5 zawarte jest w drugim materiale szkliwa. Pozostałe warunki są takie same jak w przykładzie 1.

(Porównawczy p r z y k ł a d 1)

Jak pokazano na fig. 6, materiał szkliwa o następującym składzie nakłada się na podstawowy materiał 1 takiego samego rodzaju jak w przykładzie 1, by utworzyć warstwę materiału szkliwa.

(Proporcje mieszania materiału szkliwa (% mas.))
Szpat polny	10,0
Kaolin	5,0
Fryta	85,0
Fryta ma tu następujący skład (% mas.)
SiO₂	67,4
^Al2^O3	8,6
MgO	2,7
CaO	5,7
SrO	3,2
Na2O	2,3
K2O	3,2
^B2^O3	3,5
ZnO	2,3
MoO3	1,1
Podstawowy materiał 1 z warstwą materiału szkliwa wypalany jest w temperaturze 1210°C

Zgodnie z tymi procedurami warstwę materiału szkliwa roztapia się, by utworzyć szklaną warstwę 8 na głównym korpusie 1 wyrobu ceramicznego. Otrzymuje się próbkę, która zawiera główny korpus 1 wyrobu ceramicznego i szklaną warstwę 8 zawierającą materiał szkliwa, utworzoną na podstawowym korpusie 1.

PL 205 186 B1 (Porównawczy p r z y k ł a d 2)

Materiał szkliwa o podanym poniżej składzie nakłada się na podstawowy materiał 1 tego samego rodzaju, co w przykładzie 1, aby utworzyć warstwę materiału szkliwa. Podstawowy materiał 1 z warstwą materiału szkliwa wypala się w temperaturze 1210°C, by otrzymać próbkę podobną jak próbka z porównawczego przykładu 1, pokazana na fig. 6.

(Proporcje mieszania materiału szkliwa (% mas.))
Szpat polny Fryta Wapno Dolomit Biel cynkowa Glina z Gairome Tlenek glinowy Piasek krzemionkowy Czynnik powodujący nieprzezroczystość Ogniotrwały materiał szamotowy Pigment Fryta jest tu taka sama jak w przykładzie 1.	4,456 1,617 11,827 5,054 1,516 4,043 1,769 9,603 6,368 15,163 0,581 Aby utworzyć materiał szkliwa, w powyższej kom-

pozycji zawarte jest w rozliczeniu zewnętrznym 6,3% mas. drobnych cząstek cyrkonu o przeciętnej średnicy 1,55 μm.

(Porównawczy p r z y k ł a d 3)

Przygotowuje się taki sam podstawowy materiał 1, jak w przykładzie 1, pierwszy materiał szkliwa zawierający materiał szkliwa z porównawczego przykładu 1 oraz drugi materiał szkliwa o podanym poniżej składzie. Podstawowy materiał 1 z warstwą pierwszego materiału szkliwa i warstwą drugiego materiału szkliwa wypala się w temperaturze 1210°C, by otrzymać próbkę. Zgodnie z tymi procedurami, jak pokazano na fig. 7 wytwarza się główny korpus 1 wyrobu ceramicznego, pierwszą warstwę szkła 9 zawierającą pierwszy materiał szkliwa, utworzoną na głównym korpusie 1 wyrobu ceramicznego i drugą warstwę 10 szkła, zawierającą drugi materiał szkliwa, utworzoną na szklanej warstwie 9.

(Proporcje mieszania drugiego materiału szkliwa (% mas.))

Piasek krzemionkowy 31,0

Wapno 2,3

Glina 12,4

Biel cynkowa 3,9

Fryta 0,5

Czynnik przeciwbakteryjny 50,0

Fryta jest taka sama jak w porównawczym przykładzie 1, a czynnik przeciwbakteryjny jest taki sam jak w przykładzie 1.

(Porównawczy p r z y k ł a d 4)

Przygotowuje się taki sam podstawowy materiał 1, jak w przykładzie 1, pierwszy materiał szkliwa, zawierający materiał szkliwa z porównawczego przykładu 2 i drugi materiał szkliwa o składzie podanym poniżej. Podstawowy materiał 1 z warstwą pierwszego materiału szkliwa i warstwą drugiego materiału szkliwa wypala się w temperaturze 1210°C, aby otrzymać próbkę, która jest podobna do próbki z porównawczego przykładu 3, pokazanej na fig. 7.

(Proporcje mieszania drugiego materiału szkliwa (% mas.))

Piasek krzemionkowy 33,0

Wapno 8,5

Tlenek glinowy 7,0

Czynnik przecibakteryjny 51,2

Czynnik przeciwbakteryjny jest taki sam jak w przykładzie 1.

(Ocena)

Próbki z przykładów 1-7 i przykładów porównawczych 1-4 porównano i potwierdzono istnienie mikroskopijnych otworków na powierzchni za pomocą mikroskopu cyfrowego, by ocenić gładkość. Pokazano je w tablicy 3. W tablicy 3 próbki o doskonałej gładkości oznaczono przez A, a próbki, którym brak gładkości, oznaczono przez B.

PL 205 186 B1

T a b l i c a 3

Próbka	Gładkość	Liczba skaz	Całkowita długość skaz (mm)
0,7 (mm) lub więcej	0,3-0,6 (mm)	0-0,2 (mm)
Przykład	1	A	1	1	2	1,7
2	A	0	0	0	0,0
3	A	0	1	2	0,6
4	A	1	1	4	1,8
5	A	2	2	0	3,0
6	A	0	1	1	0,7
7	A	0	0	0	0,0
Przykład porównawczy	1	B	9	10	8	13,7
2	B	0	1	1	0,6
3	A	6	5	17	10,3
4	A	1	4	2	2,8

Z tablicy 3 wynika, że próbki z przykładów 1-7 i porównawczych przykładów 3 i 4 zasadniczo nie mają mikroskopijnych otworków na powierzchni i wykazują doskonałą gładkość. Z drugiej strony próbki z porównawczych przykładów 1 i 2 mają mikroskopijne otworki na powierzchni choćby w niewielkiej liczbie i mają raczej gorszą gładkość. Jest tak, dlatego, że szklane warstwy próbek z przykładów 1-7 i porównawczych przykładów 3 i 4 mają pierwszą warstwę szkła i drugą warstwę szkła, a nawet, jeśli mikroskopijne otworki powstają aż do pierwszej warstwy szkła na skutek oddziaływania podstawowego materiału 1 trudno o rozciągnięcie wpływu podstawowego materiału 1 na drugą warstwę szkła i trudno o wystę powanie mikroskopijnych otworków na powierzchni drugiej warstwy szkł a. Dlatego jest zrozumiałe, że próbki z przykładów 1-7 i porównawczych przykładów 3 i 4 mają większą gładkość i wykazują doskonałą odporność na powstawanie plam.

W próbkach z przykładów 1 i 7 drobne cząstki cyrkonu 3a są zawarte w takiej ilości, która nie ma wpływu na zabarwienie drugiej warstwy 5 szkła i są rozproszone tak, że nie ma to wpływu na gładkość powierzchni drugiej warstwy 5 szkła, przy czym nadawany jest doskonały wygląd.

Ponadto, ponieważ próbki z przykładów 1-7 mają warstwę 7 repelentu wody na powierzchniowej stronie drugiej warstwy 5 szkła, nawet, jeśli woda zawierająca duże ilości składników powodujących powstawanie plam jest doprowadzana do powierzchni drugiej warstwy 5 szkła, posiadającej niewielką liczbę skaz, trudno o pozostawanie plamy dzięki działaniu odpychającemu wodę, co powoduje doskonałe zabezpieczenie przed powstawaniem plam. Ponadto w próbkach z przykładów 1-7, ponieważ związek 6 srebra jako metalu przeciwbakteryjnego jest zawarty w drugiej warstwie 5 szkła, ma on działanie przeciwbakteryjne i nadaje również doskonałe zabezpieczenie przed powstawaniem plam.

Próbki z przykładów 1-7 i porównawczych przykładów 1-4 poddano następującej próbie szczotkowania.

(Próba szczotkowania)

Przygotowano dostępną w handlu szczoteczkę do zębów z nałożonym dostępnym w handlu czynnikiem ściernym i powierzchnię próbki szorowano tą szczoteczką do zębów 20 razy pod stałym naciskiem. Zgodnie z tą procedurą określono liczbę skaz i całkowitą długość skaz (mm) na 4 cm². Wyniki przedstawiono również w tablicy 3.

Z tablicy 3 wynika, że próbki z przykładów 1-7 i porównawczych przykładów 2 i 4 utrudniają powstawanie skaz. Jest to spowodowane tym, że wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej drugiej warstwy szkła jest mniejsza niż wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej pierwszej warstwy szkła w próbkach z przykładów 1-7 i w porównawczych przykładach 4, na skutek, czego druga warstwa szkła jest prasowana przez odbieranie naprężenia ściskającego powodowanego przez kurczenie się pierwszej warstwy szkła, by zwiększyć twardość powierzchniową. W szczególności w próbkach z przykładów 1-7 duże skazy nie powstają, ponieważ ścieranie materiałem ściernym

PL 205 186 B1 jest uniemożliwione przez drobne cząstki 3a cyrkonu usytuowane na warstwie 7 repelentu wody. Wynika z tego, że w przypadku próbek z przykładów 1-7 trudno o umocowanie się plam do skaz i pęknięć, przez co uzyskuje się doskonałą odporność na powstawanie plam.

Ponadto jest zrozumiałe, że jak pokazano na fig. 8 rentgenowska odporność linii potasu Ka w próbkach z przykładów 1-7 jest w dolnym zakresie od 198 do 331 cps w pierwszej warstwie 4 szkła, ale jest w górnym zakresie od 331 do 463 cps w drugiej warstwie 5 szkła. Dlatego w przypadku próbek z przykładów 1-7 można powiedzieć, że jony sodu posiadające mały promień jonowy, zawarte w drugiej warstwie 5 szkła, są zastępowane jonami potasu posiadającymi duży promień jonowy, zawartymi w pierwszej warstwie 4 szkła i jony potasu dyfundują w drugą warstwę 5 szkła. Druga warstwa 5 szkła sama tworzy, zatem naprężenie ściskające i zostaje wzmocniona.

(Test przeciwbakteryjny)

Przygotowano trzy kawałki każdej z próbek z przykładów 1-7 i przykładów porównawczych 1-4 i poddano je próbie działania przeciw-bakteryjnego metodą cienkiej warstwy. Przeciętne różnice prędkości różnicowania Esherichia coli (IFO3972) przy odpowiednim stężeniu pożywki przedstawiono w tablicy 4. Przeciętne różnice prędkości różnicowania Staphylococcus aureus (IFO12732) przy odpowiednich stężeniach pożywki przedstawiono w tablicy 5. W tablicach 4 i 5 nie zaobserwowano żadnego działania przeciwbakteryjnego przy przeciętnej różnicy prędkości różnicowania mniejszej niż 2,0.

T a b l i c a 4

Stężenie pożywki	Przykład	Przykład porównawczy
	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4
1/500 NB	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	2,4	2,4	5,5	5,5
1/200 NB	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	1,2	1,2	4,2	4,2
1/50 NB	2,7	2,7	2,7	2,7	2,7	2,7	2,7	0,0	0,0	2,7	2,7

Tablica 5

Stężenie pożywki	Przykład	Przykład porównawczy
	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4
1/500 NB	4,8	4,8	4,8	4,8	4,8	4,8	4,8	2,2	2,2	4,8	4,8
1/200 NB	3,7	3,7	3,7	3,7	3,7	3,7	3,7	0,0	0,0	3,7	3,7
1/50 NB	2,3	2,3	2,3	2,3	2,3	2,3	2,3	0,0	0,0	2,3	2,3

Z tablicy 4 i tablicy 5 wynika, że jeśli chodzi o działanie przeciwbakteryjne wobec obu rodzajów bakterii, przeciętna różnica prędkości zmiany, co najmniej 2,0 jest utrzymywana nawet wtedy, gdy stężenie pożywki jest zwiększone w próbkach z przykładów 1-7, natomiast przeciętna różnica prędkości zmiany, co najmniej 2,0 jest utrzymywana tylko w przypadku 1/500 NB lub mniej w próbkach z porównawczych przykładów 1 i 2. Dlatego jest zrozumiałe, że próbki z przykładów 1-7 mają doskonałą odporność na powstawanie plam w porównaniu z próbkami z porównawczych przykładów 1 i 2. Jest również zrozumiałe, że ponieważ związek 6 srebra jako metal przeciwbakteryjny jest zawarty tylko w drugiej warstwie 5 szkła spośród warstw szkła w próbkach z przykładów 1-7, stężenie związku 6 srebra na powierzchniowej stronie może być zwiększone nawet, jeśli stosuje się mniejszą ilość czynnika przeciwbakteryjne-go niż ilość konwencjonalna, przy czym można osiągnąć nadawanie większego działania przeciwbakteryjnego. Ponadto jest zrozumiałe, że w próbkach z przykładów 1-7 można uniknąć niepotrzebnego zużycia czynnika przeciwbakteryjnego.

Jest zrozumiałe, że próbki z przykładów 1-7 wymazują różnice przeciętnej prędkości zmiany na podobnym poziomie jak próbki z porównawczych przykładów 3 i 4. Dlatego jest zrozumiałe, że jak pokazano na fig. 4 próbki z przykładów 1-7 mogą mieć odporność na powstawanie plam, która jest równoważna próbkom z porównawczych przykładów 3 i 4, nawet, jeśli mają one drobne cząstki 3a cyrkonu usytuowane na drugiej warstwie 5 szkła do powierzchni warstwy 7 repelentu wody.

Dlatego próbki z przykładów 1-7 mają doskonałą gładkość powierzchni i trudno o powstawanie na ich powierzchni skaz, a niezawodnie uzyskuje się doskonałą odporność na powstawanie plam.

PL 205 186 B1

Przykłady i przykłady porównawcze przedstawione są powyżej tylko przykładowo, a wynalazek można realizować w wykonaniach, do których są wprowadzane różne zmiany bez odchodzenia od istoty wynalazku.

Zastosowanie przemysłowe

Zgodnie ze sposobem obróbki według wynalazku nadającym odporność na powstawanie plam można wytwarzać tanim kosztem wyrób posiadający warstwę szkła, który może mieć doskonałe działanie przeciwbakteryjne.

W wyrobie posiadającym warstwę szkła według wynalazku trudno jest o powstawanie skaz na powierzchni, a zatem zapewniona jest doskonała odporność na powstawanie plam.

Claims

1. Wyrób posiadający warstwę szkła, zawierający główny korpus wyrobu ceramicznego i warstwę szkła utworzoną na powierzchni tego głównego korpusu wyrobu ceramicznego, znamienny tym, że wymieniona warstwa szkła zawiera pierwszą warstwę szkła (4), zawierającą pierwszy materiał szkliwa (2) i drugą warstwę szkła (5), zawierającą drugi materiał szkliwa (3), która jest utworzona na zewnętrznej stronie pierwszej warstwy szkła (4), przy czym wymieniona druga warstwa szkła (5) zawiera metal przeciwbakteryjny (6) oraz drobne cząstki cyrkonu (3a), które są rozproszone na powierzchni wymienionej drugiej warstwy szkła (5), przy czym średnia średnica drobnych cząstek cyrkonu (3a) wynosi nie mniej niż 0,8 μm.

2. Wyrób według zastrz. 1 znamienny tym, że druga warstwa szkła (5) ma mniejszą wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej niż pierwsza warstwa szkła (4).

3. Wyrób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że główny korpus (1) wyrobu ceramicznego ma większą wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej niż pierwsza warstwa szkła (4).

4. Wyrób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że druga warstwa szkła (5) zawiera większą ilość potasu, a mniejszą ilość sodu niż pierwsza warstwa szkła (4).

5. Wyrób według zastrz 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że drugi materiał szkliwa (3) zawiera 0,5 do 2% wag. wymienionych drobnych cząstek cyrkonu (3a).

6. Sposób wytwarzania wyrobu posiadającego warstwę szkła zawierającego główny korpus wyrobu ceramicznego oraz warstwę szkła utworzoną na powierzchni tego korpusu, obejmujący etap przygotowania głównego korpusu wyrobu ceramicznego i materiału szkliwa, nadającego się do utworzenia warstwy szkła na powierzchni tego korpusu, etap tworzenia warstwy materiału szkła zawierającej materiał szkliwa na powierzchni głównego korpusu wyrobu ceramicznego, oraz etap wypalania głównego korpusu wyrobu ceramicznego i warstwy materiału szkliwa, znamienny tym, że tworzy się na głównym korpusie (1 wyrobu ceramicznego materiał szkliwa zawierający pierwszy materiał szkliwa (2) oraz tworzy się pierwszą warstwę szkła (4) a następnie tworzy się na zewnętrznej stronie pierwszej warstwy szkła (4) drugi materiał szkliwa (3), przy czym do drugiego materiału szkliwa (3) dodaje się metal przeciwbakteryjny (6) oraz drobne cząstki cyrkonu (3a), które rozprasza się na powierzchni drugiej warstwy szkła (5), przy czym średnia średnica drobnych cząstek cyrkonu (3a) wynosi nie mniej niż 0,8 μ^ι.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że drugiej warstwie szkła (5) nadaje się mniejszą wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej niż pierwszej warstwie szkła (4).

8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że głównemu korpusowi (1) wyrobu ceramicznego nadaje się większą wartość współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej niż pierwszej warstwie szkła (4).

9. Sposób według zastrz. 6 albo 7, albo 8, znamienny tym, że do drugiej warstwy szkła (5) dodaje się większą ilość potasu a mniejszą ilość sodu niż do pierwszej warstwy szkła (4).

10. Sposób według zastrz. 6 albo 7, albo 8, albo 9, znamienny tym, że do drugiego materiału szkliwa (3) dodaje się drobne cząstki cyrkonu (3a) w ilości 0,5 do 2 % wag.